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網架板小編帶你看看東京國際會議中心

    東京國際會議中心是日本首個被國際建築師大會(UIA)認證的綜合文化設施設計。建築包括4棟兼有會議\展覽\劇院\商業功能的方形綜合樓、1個平麵呈梭形的玻璃大廳和會議樓、地下展覽大廳和車庫等,建築的連廊、幕牆、屋麵等設計也頗具特色,是日本最大膽和富有想象力的建築結構之一。下麵就和網架板小編一起來了解一下吧。

Rafael Vinoly 方案草圖

基地環境

4棟方形綜合樓和1個梭形的玻璃大廳/會議樓

四條地鐵線和兩條最頻繁使用的列車站—東京站和有樂町站,分別位於該基地的北部和南部,為該建築帶來了大量的人流,也為建築設計帶來很大難度。

會議棟 玻璃大廳的外觀

1988年12月目開始國際招標征集設計方案,吸引了幾乎絕大多數的著名建築師參加,共收到了50個國家的395個方案。最終Rafael Vinoly的方案中選。

建築師Rafael vinoly的方案,被競賽評委評價為“巧妙地結合了建築用地特殊條件(弧形鐵路線經過),提出了最恰當的建築方案和明確的功能規劃。” 建築師將結構、設備、音響、照明,以及其他門類的技術成就整合於一個空間之中。

剖麵:左側為會議棟和玻璃大廳,右側為展覽館

為實現大空間和建築功能,結構設計難度非常大


建築總體剖麵

玻璃大廳,是一個體量巨大的透明建築,是整個建築的靈魂所在。用建築師Rafael Vinoly的話說“從玻璃大廳采入的自然光線,使地下展覽館顯得明亮,它是使得多個展覽廳群的空間成為一體的門廊”。

玻璃大廳的鋼結構設計非常複雜,集合了當時最先進的結構和施工技術,是向日葵破解版app下载安装今天結構設計案例介紹的重點。

東京國際會議中心的玻璃大廳

 

結構體係 6 要素

玻璃大廳的結構體係比較複雜,主要由6個結構要素組成:船形屋頂、巨柱、幕牆索桁架、幕牆水平桁架、連廊、端部立體桁架。 


玻璃大廳的梭形平麵和縱向剖麵圖

玻璃大廳的橫向剖麵圖

1.船形屋頂

屋頂結構為梭形平麵,全長約207m,平麵最寬處32m。底麵設計成像船底的懸鏈形,最厚處高度12.5m。屋頂結構由橫向縱向兩種結構組合而成。 

屋頂橫向由屋頂橫梁和船形的鋼梁組成

拱與懸索的傳力機製

縱向由架在大柱子上的拱和懸鏈形的拉杆組成。拱和拉杆都被設計為空間雙曲線形,因此在水平和豎向都能發揮剛度作用。

屋頂懸鏈線形狀的拉杆與船形梁相交,被分割成一段一段。每段拉杆通過球形連接件固定在鋼梁腹杆上。球節點能適應每段拉杆變化的角度,並且能夠自由回轉。

 

拉杆與鋼梁連接的球形節點

 

2.巨形柱

屋頂結構豎向由兩根巨形柱支承,巨柱之間跨度為124m,屋蓋再從柱子向兩端再各懸挑45m。

巨形柱的截麵變化

大柱子為雙層鋼管製作,並內灌混凝土,同時將雨水立管和電氣管線也藏在其中。與其它構件連接處的作用力巨大,均采用了大型鑄鋼件。

巨形柱在+27.5米標高截麵最大,上下兩端線性收縮。巨柱柱腳設計為鉸接,隻承受軸向力,柱子截麵最小。在防火方麵,巨形柱+32.5米標高以下都采用了FR耐火鋼。

下鉸接的巨柱和玻璃大廳本身的抗側剛度很小,其水平剛度和抗扭剛度主要由緊鄰的會議樓提供。會議樓地上7層為鋼結構框架結構,地下3層。巨柱與會議樓(混凝土框架結構)的第4和7層通過樓麵鋼梁鉸接連接。


3.幕牆索桁架鋼結構

玻璃大廳立麵的玻璃幕牆,幕牆鋼結構間距10.5米一榀,采用半剛性的索桁架結構,直撐杆間距2.5m。

玻璃幕牆—索桁架鋼結構體係

索桁架在室內一側沿豎向設置了波浪形(拋物線)的拉索,抵抗玻璃牆麵上的水平力。會議樓一側自屋麵向上幕牆高約25米,拉索為1段波浪;廣場一側幕牆高約60米,拉索分為3段波浪。


在拉索中施加了預拉力形成張力狀態,避免索桁架的拉索在風載作用受壓鬆弛。索桁架拉索的預拉使鋼立柱內產生壓力,整體上呈自平衡式,減少了其支承結構的負擔。

幕牆鋼結構頂部和底部詳圖

上圖為幕牆鋼結構頂部和底部詳圖,節點剛度很大,作為鋼索的錨固點。鋼索端部是壓接式接頭,端部有螺紋和套筒,索長度可調節。

鋼索與幕牆索桁架的直腹杆采用了一種特殊的鑄鋼件,U形鑄鋼件把鋼索卡在桁架的平麵內。在風和地震作用下,外力引起鋼索內力和形狀變化時,鑄鋼件繞著鉸節點轉動,避免鋼索內產生複雜應力。

撐杆與索連接的鑄鋼件鉸節點

為了防止索桁架直撐杆的向平麵外變形和振動,在水平方向上用極細的鋼絲將撐杆相互連接。網架板小編不禁感歎,這超牛的建築,果然是超牛的設計啊。

水平梁位置處的鋼索固定


4.幕牆麵的水平桁架

在廣場一側的幕牆立麵上,有2道水平放置的鋼結構桁架。上部的1道桁架與會議樓屋頂同高。下部1道采用立體桁架形式,同時作為貼近幕牆的斜向走道。這兩道桁架作為幕牆的麵外水平支承。

第2道水平桁架:兼做斜向通道

水平桁架的自重沒有用立柱支承的方式,而是利用幕牆索桁架的吊索吊掛在大廳頂部。

此外,在第1道水平桁架的標高,還設置有2根水平束杆連接會議樓,作為水平桁架的支承點。

水平束杆支撐

束杆的跨度比較大,為防止其失穩和在重力作用下撓曲,配置了預應力拉杆加強。

 

5.連廊

在玻璃大廳與會議樓之間有4座連廊相通。連廊采用鋼結構桁架形式,兩兩與會議樓構成三角形的穩定形狀。連廊鋼結構將玻璃大廳的斜向通道與會議樓(混凝土框架)連成整體,在地震和風荷載作用時提供側向剛度。

仰視連廊與幕牆水平桁架的連接

6.幕牆麵端部的桁架結構

所前麵所述,幕牆麵外荷載由索桁架承受,並由2道水平桁架提供水平支承。但是,在+32.5米標高以上,即會議樓屋麵以上突出部分的幕牆,缺少反力機製。所以在幕牆麵的端部,設置了立體桁架和空腹梁的組合結構來抵抗水平力。

端部的立體桁架

以上6個結構要素經過結合,構成了玻璃大廳複雜的結構體係。而且,對於柔性結構和半剛性結構的預拉力控製、變形控製,給設計和施工增加了很大難度。

讀到這裏,你可能會問:為什麽采用隻有兩根柱子的方案?對於狹長形的平麵,沿幕牆麵布置12對立柱,沿短邊傳力的方式難道不是效率更高嗎?但是,那樣立柱既要抗壓又要抗側,對於高烈度區57米高的鋼柱來說,設計也是相當困難的。按壓彎柱設計的立柱截麵較大,對玻璃幕牆勢必造成遮擋。

渡邊邦夫在他的著作[3]中說,他不斷嚐試減少柱子的數量,5根、4根、3根、2根、1根,發現2根巨柱的方案與葉形平麵最為協調,結構師對這種方案抱著堅定的態度。

最後,再分享建築中的幾處結構作法:


東京有樂町地鐵站懸臂雨篷

為了不遮擋玻璃大廳,有樂町地鐵站口的挑篷設計成全玻璃結構。10米長懸挑的玻璃結構,由四列平行相扣的膠合強化玻璃片組成。設計風載重為每平方米5kN與最高標準的地震作用。厚度19mm的玻璃平板開72mm直徑之孔洞,玻璃板之間搭接、粘合。


會議樓7層的長廊(局部節點)

位於地下一層的展覽大廳

展覽大廳棟的一塊曲麵幕牆:18x18m


    盡管建築體型巨大,但是每個構件和節點都設計得很精巧,形成了完整可靠的結構體係,從而造就了這棟建築獨樹一幟的的風格。難以想象,將近30年前的設計,不追潮流卻似乎永遠不會過時。

    玻璃大廳的結構體係複雜,談不上簡潔直接、經濟合理。但站在它麵前,人們感受到的驚喜和震撼是非同尋常的。網架板小編想這是結構合理性之外的,另一種存在的意義。